现在的时代是一个智能化的时代。据估计，到2020年，将会有1千万辆自动驾驶汽车行驶在道路上；未来5年内，将会有56%的工业公司效率得到提高；2020年，也将由81%的家庭和建筑实现智能化。

在这个背景下，感测需求将进一步加强，例如提高检测物体的距离、速度和角度；适应雨、雾、灰尘、光照和黑暗等环境条件；穿透塑料、干燥墙壁、玻璃等材料。而目前看来，毫米波是唯一能够满足所有这些需求的传感技术。这也是业界对毫米波雷达感兴趣的原因所在。

然而，当今的多芯片毫米波传感器解决方案存在许多不足。这些挑战包括精度、尺寸、功耗、上市时间和设计复杂等。

日前，在微波射频技术研讨会上，德州仪器（TI）中国区嵌入式产品系统与应用总监蒋宏为我们带来了“TI 77GHz毫米波雷达芯片解决方案在汽车以及工业领域的应用前景”的主题演讲。他介绍说，TI现已推出新型毫米波单芯片解决方案。他同时指出，激光雷达现在很流行，但现在还有一种声音是，用多片毫米波雷达的方式能否取代激光雷达？——毫米波雷达对于物体的穿透性非常好，在适应各种天气情况下的性能也非常好，而且成本很低。同时，因为是单芯片，整个成本可以降得很低，所以在整个性价比上可以实现很大的提升。

据介绍，TI的单芯片CMOS毫米波方案从研发到推出经历了7年时间；现在推出的产品尺寸仅有10.4mm×10.4mm，宣称是世界上极精确、极小的毫米波76-81GHz传感器。“我们现在推出的这种单芯片大概就像指甲盖这么大（天线的尺寸是波长的1/4，所以77GHz雷达可以比24GHz做得更小）。基于77GHz频段，我们在很多领域可以做非常多的应用，包括汽车、工业。”蒋总表示。同时他透露，明年TI还将会推出集成天线的产品。

TI单芯片CMOS毫米波方案分为AWR和IWR两个体系。A代表Automotive（汽车），I代表Industrial（工业）。AWR又分为12xx、14xx、16xx，IWR又分为14xx和16xx。后面的两位数字代表收发天线数，比如AWR1243代表3发4收。“我们用FMCW（调频连续波）来做波形的发射与接收。”蒋总表示。

先来看汽车用毫米波雷达。其中，AWR1243适用于中长程雷达，可用于紧急制动、自适应巡航控制和高速公路高度自动驾驶。

相比之下，AWR1443中集成了MCU，适用于接近感测，比如用于乘员检测、车身传感器、驾驶室内手势识别和驾驶员监控。

AWR1642则是再增加了DSP在其中，适用于超短和短程雷达，比如盲点检测、防后方碰撞/警告、车道变更辅助、行人/自行车检测、防碰撞、路口交通警报、360度视角以及停车辅助。

此外，对于无人驾驶汽车来说，其行驶场景会从高速公路切换到低速密集区域，因此整个探测场景也要不断进行切换。这就需要实现动态多模式操作支持。而AWR12xx、14xx、16xx则可以从中远程到近距离实现完整覆盖。

从下图看，这三个系列毫米波雷达的区别便一目了然。

“汽车也在不断地演进，像侦测驾驶员的心跳呼吸，这个以前也没有想过。现在真的有很多车主在这方面面临需求，以前我们只是说车里面乘员的数量很重要，但现在心跳也要探测。”蒋总强调。

此外，再来看工业用毫米波雷达。智能传感器现在被谈得很多。如果将毫米波雷达应用到无人机上，对于无人机避障来说，雷达目前是最好且是唯一能发现高压线的技术。像工业中的非接触式振动检测，毫米波雷达可以达到非常高的检测精度，尤其是对设备距离较远的情况。另外，对于智能家居来说，相对摄像头来说，雷达不会带来隐私上的担忧。还有液位监测（比如埋在地下一百米深的汽油柴油），这都是毫米波在工业领域非常擅长的事情。此外，像叉车、机器人、火车监测等等，现在也都有现成的应用。

[caption id="attachment_240772" align="aligncenter" width="500"] 雷达检测心跳和呼吸演示[/caption]